Problem 1 (13 points)
tracce raggi su griglia per ricostruzione lente
Topic: Geometric Optics Metodi: Physical Modeling, Ray Tracing Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Lens Fonte: Testo (PDF) — p.2
Problema 1 (13 punti)
tracce raggi su griglia per ricostruzione lente
Topic: Geometric Optics Metodi: Physical Modeling, Ray Tracing Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Lens Fonte: Testo (PDF) — p.2
Problem 2 (9 points) The side length of one grid square corresponds to 5.0 mm. 2012 Contact Secretariat Lulu Hoffmeister Tel.: 04 31 / 8 80-53 87 Fax: 04 31 / 8 80-31 48 E-mail: sekretariat@ipho.info Competition management Dr. Stefan Petersen Tel.: 04 31 / 8 80-51 20 E-mail: petersen@ipho.info IPN • Olshausenstr. 62 • D-24098 Kiel Of Mice and Men When a mouse falls from a tall building, in most cases it will get away with no more than a fright, whereas the same fall would be fatal for a human. Responsible for this difference is the behaviour of physical laws under scaling. Mice and humans are, at least to a rough approximation, built the same way. Assume that in a human all lengths are enlarged by a scaling factor k. Consider the fall of a mouse and of a human from a great height and determine, using simple approximations, how the forces arising on impact for the mouse and the human compare with one another. The braking forces that can be exerted at most by the muscles and bones are proportional to their cross-sectional area. Therefore the maximum braking force of the human is greater by a factor k2 than that of the mouse. Explain why, despite this, the mouse nevertheless has the better chances of survival in the fall.
grafico temperatura acqua vs tempo raffreddamento
Topic: Newtonian Mechanics, Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Physical Modeling, Dimensional Analysis, Free-Body Diagram Competenze: Estimation & Approximation, Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2
Il problema 2 (9 punti) La lunghezza laterale di un quadrato di griglia corrisponde a 5,0 mm. 2012 Contatto Segretariato Lulu Hoffmeister Tel.: 04 31 / 8 80-53 87 Fax: 04 31 / 8 80-31 48 E-mail: segretariat@ipho.info Gestione della concorrenza Dr. Stefan Petersen Tel.: 04 31 / 8 80-51 20 E-mail: petersen@ipho.info IPN • Olshausenstr. 62 • D-24098 Kiel Di Mice and Men Quando un topo cade da un edificio alto, in molti casi “E’ una cosa che non si può fare”. lo stesso caso sarebbe fatale per un umano. Responsabile di questo La differenza è il comportamento delle leggi fisiche
- La scalpa. I topi e gli esseri umani sono, almeno in modo molto grosso Approximation, costruito allo stesso modo. Supponiamo che in a Le lunghezze umane sono allargate da un fattore di scalazione k. Considerate la caduta di un topo e di un umano da un grande altezza e determinare, usando semplici approssimative, come le forze che si verificano sull’impatto per il mouse e l’uomo confrontarsi tra loro. Le forze frenetico che possono essere esercitate al massimo dai muscoli e dalle ossa sono proporzionato alla loro area di sezione. Pertanto la massima forza di frenata dell’uomo è maggiore di un fattore k2. che quello del topo. Spiegate perché, nonostante questo, il topo ha comunque il migliori possibilità di sopravvivenza in caso di incidente.
grafico temperatura acqua vs tempo raffreddamento
Topic: Newtonian Mechanics, Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Physical Modeling, Dimensional Analysis, Free-Body Diagram Competenze: Estimation & Approximation, Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2
Problem 3 (13 points) The perfect throw A basketball player, throwing from a standing position, throws a ball at a basketball hoop whose centre is a horizontal distance of 5.0 m from the release point. The upper rim of the hoop is mounted at a height of 3.05 m and has a diameter of 45 cm. The circumference of the ball is 76 cm and it is released from a height of 2.10 m. The ball is thrown so that it falls through the centre of the hoop’s rim, without touching the rim or the backboard behind the hoop. State in which release directions and with which release speeds the basketball player may throw the ball for such a shot. For the analysis, neglect air resistance and assume that the ball does not rotate. While the ball falls through the hoop, its speed may be assumed to be approximately constant. Lead-break mishap The lead of a mechanical pencil has broken into two pieces. If the two pieces of lead are connected in series in an electrical circuit, the total resistance is 56.0 , whereas the total resistance for a parallel connection of the two pieces is only 12.7 . From these data, determine both the total length of the lead and the lengths of the individual pieces of lead. The lead has a diameter of 0.5 mm and is made of a material with a resistivity of 0.11 mm.
Topic: Newtonian Mechanics, Circuits Metodi: Kinematic Equations, Physical Modeling, Kirchhoff’s Laws Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Ball, Resistor, Wire Fonte: Testo (PDF) — p.3
Problema 3 (13 punti) Il lancio perfetto
Un giocatore di pallacanestro, da posizione ferma, lancia una palla verso un canestro il cui centro si trova a una distanza orizzontale di 5,0 m dal punto di rilascio. Il bordo superiore del canestro è fissato a un’altezza di 3,05 m e ha un diametro di 45 cm. La circonferenza della palla è di 76 cm e viene rilasciata da un’altezza di 2,10 m. Il lancio viene effettuato in modo che la palla passi per il centro del bordo del canestro, senza toccare né il bordo né la schiuma posteriore dietro al canestro.
Indicare in quali direzioni e con quali velocità iniziali il giocatore di pallacanestro può lanciare la palla per realizzare tale tiro.
Per l’analisi, trascurare la resistenza dell’aria e assumere che la palla non ruoti. Durante il passaggio attraverso il canestro, si può assumere che la velocità della palla sia approssimativamente costante.
Incidente con matita a piombo Il piombo di una matita meccanica si è spezzato in due pezzi. Se i due pezzi di piombo sono collegati in serie in un circuito elettrico, la resistenza totale è di 56,0 ; mentre per un collegamento in parallelo la resistenza totale è soltanto di 12,7 .
Da questi dati, determinare sia la lunghezza totale del piombo che le lunghezze dei singoli pezzi di piombo.
Il piombo ha un diametro di 0,5 mm ed è realizzato con un materiale avente una resistività di 0,11 mm.
Problem 4 (15 points) Junior problem (10 points) New! Register now at www.ipho.info for the competition! Round 1 When? From April 2011 onwards. Submission deadlines can be found on the IPhO website. Who? Anyone interested who in the 2011/2012 school year attends a general-education German school and was born after 30.06.1992. Where? The problems are solved as homework. You hand in your work to your subject teacher for correction. How? Four problems are to be solved from all areas of physics. The solutions may be written by hand or on a computer and should be comprehensible but not unnecessarily long. Textbooks may be used, provided the sources are cited. Formulas found in the standard textbooks need not be derived. Only individual work is permitted. Anyone who in the 2011/12 school year has not yet reached the second-to-last grade level can earn a points bonus with the junior problem. What can you win? All participants receive a certificate of participation or an award certificate. Round 2 When? September to October 2011. Who? The problems are sent to all prize winners of the first round. Where? You solve the problems again at home and send your work for correction, uncorrected, by 31 October 2011 to your state coordinator. It is later reviewed again at the IPN. How? Theoretical and experimental physics problems are to be worked on. These are more demanding than in the first round. Otherwise the same rules apply as for the first round. What can you win? All participants receive an award certificate with an assessment sheet. The roughly 50 best are invited to the third round. The state coordinators coordinate the running of the first two rounds in the individual federal states. They are your contact persons up to the third round. Round 3 When? 28 January - 03 February 2012. Who? The roughly 50 best of the second round. Where? The third round takes place as a one-week seminar at DLR Göttingen. How? The task now is to work on two theoretical and two experimental exams without reference material. In the afternoons there are problem seminars and excursions. What can you win? In addition to a book voucher and a subscription, all participants receive an award certificate with an assessment sheet. Young talents are offered the opportunity to take part in the European Science Olympiad (EUSO), a science team competition. Round 4 When? April 2012. Who? The 15 best of the third round. Where? For the fourth round, the participants are invited for a week to a research centre. How? Here again theoretical and experimental exams are on the programme. To prepare for the IPhO, problem seminars are held that are specifically geared to typical IPhO problems. What can you win? The five most successful not only make up the Olympiad team, but with this round they also go through the selection process for the German National Academic Foundation (Studienstiftung des deutschen Volkes). For the others there are, besides a cash prize of 500 euros, language-study trips and internships. In addition, the German Physical Society (Deutsche Physikalische Gesellschaft) awards its student prize to the team members. Baden-Württemberg OStR Fabian Bühler Schülerforschungszentrum Südwürttemberg Gutenbergstr. 18 88348 Bad Saulgau baden-wuerttemberg@ipho.info Bayern StD Richard Reindl Werdenfels-Gymnasium Wettersteinstraße 30 82467 Garmisch-Partenkirchen bayern@ipho.info Berlin StD Dr. Ingo Wilken Lise-Meitner-Schule Rudower Str. 184 12351 Berlin berlin@ipho.info Brandenburg StR Christian Kaspar Carl-Friedrich-Gauß-Gymnasium Friedrich-Ebert-Str. 52 15234 Frankfurt/Oder brandenburg@ipho.info Bremen OStR Peter Weinhold Lloyd Gymnasium Grazer Str. 61 27568 Bremerhaven bremen@ipho.info Hamburg Detlef Kaack Institut für Lehrerfortbildung und Schulentwicklung Felix-Dahn-Straße 3 20357 Hamburg hamburg@ipho.info Hessen StR Jörg Steiper Albert-Schweizer-Schule Schülerforschungszentrum Nordhessen Kölnische Str. 89 34119 Kassel hessen@ipho.info Mecklenburg-Vorpommern Prof. Dr. Heidi Reinholz Institut für Physik Universität Rostock Universitätsplatz 3 18051 Rostock mecklenburg-vorpommern@ipho.info Niedersachsen OStR Dirk Brockmann-Behnsen Krausenstraße 39 30171 Hannover und Prof. Dr. Gunnar Friege IDMP Universität Hannover Welfengarten 1 30167 Hannover niedersachsen@ipho.info NRW Arnsberg LRSD Hans Beinghaus Bezirksregierung Arnsberg Dezernat 43 Laurentiusstraße 1 59821 Arnsberg nrw-arnsberg@ipho.info NRW Detmold StD Peter Goldkuhle und StD Stefan Blumenthal Bezirksregierung Detmold Fachberatung Physik Leopoldstraße 13-15 32756 Detmold nrw-detmold@ipho.info NRW Düsseldorf LRSD Norbert Stirba Bezirksregierung Düsseldorf Am Bonneshof 35 40474 Düsseldorf nrw-duesseldorf@ipho.info NRW Köln StD Dieter Stauder Studienseminar für Lehrämter an Schulen Bonn Godesberger Allee 136 53175 Bonn nrw-koeln@ipho.info NRW Münster LRSD Klaus Dingemann und Reinhard Beer Albrecht-Thaer-Str. 9 Dezernat 48 48147 Münster nrw-muenster@ipho.info Rheinland-Pfalz StD’ Beate Schuster Sickingen-Gymnasium Landstuhl Philipp-Fauth-Straße 3 66849 Landstuhl rheinland-pfalz@ipho.info Saarland Dr. Doris Simon Theodor-Heuss-Gymnasium Quierschieder Weg 4 66280 Sulzbach saarland@ipho.info Sachsen Joachim Brucherseifer Wilhelm-Ostwald-Gymnasium Willi-Bredel-Str. 15 04279 Leipzig sachsen@ipho.info Sachsen-Anhalt Wolfgang Pannicke Georg-Cantor-Gymnasium Torstraße 13 06110 Halle sachsen-anhalt@ipho.info Schleswig-Holstein OStR Stefan Burzin Werner-Heisenberg-Gymnasium Rosenstraße 41 25746 Heide schleswig-holstein@ipho.info Thüringen SR Harald Ensslen Staatliches Studienseminar für Lehrerausbildung Außenstelle Jena Philosophenweg 26 07743 Jena thueringen@ipho.info Addresses of the state coordinators NEW! Starting this year, students and supervising teachers can register online for the competition at www.ipho.info. Information on the four selection rounds for the 43rd IPhO 2012
Topic: Geometric Optics Metodi: Ray Tracing, Snell’s Law, Thin Lens & Mirror Equation Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3
Problema 4 (15 punti) Problema per giovani partecipanti (10 punti) Nuovo! Iscrizioni online su www.ipho.info per la competizione!
Tappa 1 Quando? A partire da aprile 2011. Le scadenze per la consegna sono disponibili sul sito web dell’IPhO. Chi? Chiunque sia interessato e, nell’anno scolastico 2011/2012, frequenti una scuola secondaria tedesca generale e sia nato dopo il 30.06.1992. Dove? I problemi vanno risolti come compito a casa. Consegna del lavoro al proprio insegnante di materia per la correzione. Come? Devono essere risolti quattro problemi, uno da ciascun settore della fisica. Le soluzioni possono essere scritte a mano o al computer e devono essere comprensibili ma non eccessivamente lunghe. Possono essere utilizzati testi scolastici, purché le fonti siano citate. Le formule presenti nei libri di testo standard non devono essere derivate. È consentito soltanto lavoro individuale. Chi, nell’anno scolastico 2011/2012, non ha ancora raggiunto il penultimo anno di scuola superiore può ottenere un bonus di punti con il problema per giovani partecipanti. Cosa si può vincere? Tutti i partecipanti ricevono un attestato di partecipazione o un certificato di riconoscimento.
Tappa 2 Quando? Settembre ottobre 2011. Chi? I problemi vengono inviati a tutti i vincitori della prima tappa. Dove? I problemi vanno nuovamente risolti a casa e inviati, non corretti, al coordinatore statale entro il 31 ottobre 2011. Successivamente, vengono nuovamente valutati all’IPN. Come? Devono essere affrontati problemi teorici ed esperimenali. Sono più impegnativi rispetto alla prima tappa. Altrimenti valgono le stesse regole della prima tappa. Cosa si può vincere? Tutti i partecipanti ricevono un certificato di riconoscimento con una scheda di valutazione. I circa 50 migliori sono invitati alla terza tappa. I coordinatori statali si occupano della gestione delle prime due tappe nei singoli stati federali. Sono il vostro riferimento fino alla terza tappa.
Tappa 3 Quando? 28 gennaio - 03 febbraio 2012. Chi? I circa 50 migliori classificati della seconda prova. Dove? La terza prova si svolge come seminario di una settimana al DLR Göttingen. Come? Ora il compito consiste nello svolgere due prove teoriche e due prove sperimentali senza materiale di riferimento. Nel pomeriggio si tengono seminari sui problemi e visite guidate. Cosa si può vincere? Oltre a un buono libri e una sottoscrizione, tutti i partecipanti ricevono un attestato di partecipazione con una scheda valutativa. Ai giovani talenti viene offerta l’opportunità di partecipare alla European Science Olympiad (EUSO), una gara a squadre di scienze.
Tappa 4 Quando? Aprile 2012. Chi? I 15 migliori della terza prova. Dove? Per la quarta tappa, i partecipanti sono invitati per una settimana a un centro di ricerca. Come? Anche qui sono previste prove teoriche e sperimentali. Per prepararsi alla IPhO, si tengono seminari sui problemi appositamente rivolti a tipici problemi della IPhO. Cosa si può vincere? I cinque più bravi non solo formano la squadra olimpica, ma in questa tappa completano anche il processo di selezione per la Fondazione Nazionale Accademica Tedesca (Studienstiftung des deutschen Volkes). Per gli altri ci sono, oltre a un premio in denaro di 500 euro, viaggi per lo studio della lingua e tirocini. Inoltre, i membri della squadra ricevono il premio studentesco della Società Tedesca di Fisica (Deutsche Physikalische Gesellschaft).
Baden-Württemberg OStR Fabian Bühler Centro per la Ricerca degli Studenti Südwürttemberg Gutenbergstr. 18 88348 Bad Saulgau baden-wuerttemberg@ipho.info
Baviera StD Richard Reindl Werdenfels-Gymnasium Wettersteinstraße 30 82467 Garmisch-Partenkirchen bayern@ipho.info
Berlino StD Dr. Ingo Wilken Lise-Meitner-Schule Rudower Str. 184 12351 Berlino berlin@ipho.info
Brandeburgo StR Christian Kaspar Liceo Carl-Friedrich-Gauß Friedrich-Ebert-Str. 52 15234 Francoforte sull’Oder brandenburg@ipho.info Bremen OStR Peter Weinhold Lloyd Gymnasium Grazer Str. 61 27568 Bremerhaven bremen@ipho.info Hamburg Detlef Kaack Istituto per la formazione degli insegnanti e lo sviluppo della scuola Felix-Dahn-Straße 3 20357 Amburgo hamburg@ipho.info Assia StR Jörg Steiper Scuola Albert-Schweizer Centro di ricerca degli studenti per l’Assia nordorientale Kölnische Str. 89 34119 Kassel hessen@ipho.info Meclemburgo-Pomerania Anteriore Prof. Dr. Heidi Reinholz Istituto di Fisica Università di Rostock Universitätsplatz 3 18051 Rostock mecklenburg-vorpommern@ipho.info Bassa Sassonia OStR Dirk Brockmann-Behnsen Krausenstraße 39 30171 Hannover e prof. Dr. Gunnar Friege IDMP Università di Hannover Welfengarten 1 30167 Hannover niedersachsen@ipho.info NRW Arnsberg LRSD Hans Beinghaus Regione amministrativa di Arnsberg Dipartimento 43 Laurentiusstraße 1 59821 Arnsberg nrw-arnsberg@ipho.info NRW Detmold StD Peter Goldkuhle e StD Stefan Blumenthal Regione amministrativa di Detmold Consulenza specialistica in Fisica Leopoldstraße 13-15 32756 Detmold nrw-detmold@ipho.info NRW Düsseldorf LRSD Norbert Stirba Regione amministrativa di Düsseldorf Am Bonneshof 35 40474 Düsseldorf nrw-duesseldorf@ipho.info NRW Colonia StD Dieter Stauder Istituto per la formazione degli insegnanti per le scuole di Colonia Godesberger Allee 136 53175 Bonn nrw-koeln@ipho.info NRW Münster LRSD Klaus Dingemann e Reinhard Beer Albrecht-Thaer-Str. 9 Dipartimento 48 48147 Münster nrw-muenster@ipho.info Reno-Palatinato StD’ Beate Schuster Ginnasio Sickingen Landstuhl Philipp-Fauth-Straße 3 66849 Landstuhl rheinland-pfalz@ipho.info Saarland Dott. Doris Simon Ginnasio Theodor-Heuss Quierschieder Weg 4 66280 Sulzbach saarland@ipho.info Sassonia Joachim Brucherseifer Ginnasio Wilhelm-Ostwald Willi-Bredel-Str. 15 04279 Lipsia sachsen@ipho.info Sassonia-Anhalt Wolfgang Pannicke Georg-Cantor-Gymnasium Torstraße 13 06110 Halle sachsen-anhalt@ipho.info Schleswig-Holstein OStR Stefan Burzin Werner-Heisenberg-Gymnasium Rosenstraße 41 25746 Heide schleswig-holstein@ipho.info Thüringen SR Harald Ensslen Staatliches Studienseminar für Lehrerausbildung Außenstelle Jena Philosophenweg 26 07743 Jena thueringen@ipho.info Indirizzi dei coordinatori regionali NUOVO! Da quest’anno gli studenti e i docenti responsabili possono iscriversi online alla gara su www.ipho.info. Informazioni sulle quattro fasi di selezione per la 43ª Olimpiade Internazionale di Fisica (IPhO) 2012